Задачи начертательной геометрии Математика задачи и примеры Фотоядерные реакции


Рис. 17.2. Схема установки по измерению рефракционного контраста. 1-падающий пучок СИ, 2-кристалл-монохроматор, 3-кристалл-анализатор 4-исследуемый объект, 5-регистрирующие устройство (детектор на основе ПЗС-матрицы).

    Важная часть этой работы — разработка и создание детекторов нового типа для получения изображений, потому что обычная рентгеновская пленка неадекватна новым диагностическим методам. И дело здесь не только в том, что рентгеновская пленка создает некоторые неудобства в работе, связанные с проявкой и др. Для получения более качественных изображений, особенно трехмерных, необходимы более совершенные устройства, позволяющие сразу вводить информацию в компьютер и выполнять обработку данных. Поэтому специально для таких задач Н.К.Кононовым и др. в РНЦ КИ совместно с Институтом ядерных исследований (ИЯИ) РАН были разработаны детектирующие системы на основе ПЗС-матриц. Схема такого прибора представлена на рис.17.5.


Рис. 17.5. Детектирующая система. 1 – источник рентгеновского излучения; 2 – объект исследования; 3 - люминесцентный экран; 4 – объектив; 5 – камера с ПЗС-матрицей.

Изображение, формируемое в люминесцентном экране, с помощью объектива переносится на ПЗС-матрицу. Накапливаемый на ПЗС-матрице сигнал считывается, преобразовывается и с помощью внешнего интерфейса ПЗС-камеры передаётся в компьютер для дальнейшей обработки и представления.

    Отличительные особенности разработанных приборов:

    Высокая эффективность обусловлена использованием кристаллического сцинтилляционного экрана большой толщины (несколько мм), которая определяется условиями применения прибора и, соответственно, выбором напряжения на рентгеновской трубке. Параметры остальных комплектующих также задаются конкретными требованиями, исходя из условий по применению прибора (денситометр, центратор и др. (см. приложение)).
    Для оценки качества приборов разработан оперативный метод определения дифференциальной квантовой эффективности (Differerntial Quantum Efficiency – DQE) с использованием рентгеновского источника 241Am. Получено следующее аналитическое выражение для величины DQE:

 

где – количество гамма-квантов, падающих на поверхность люминофора; – количество гамма-квантов, поглощенных в люминофоре; ne – количество электронов, образовавшихся в ячейке ПЗС-матрицы. Результаты измерений для разных сцинтилляционных экранов и объективов приведены в таблице 17.1.

 Таблица 17.1. Квантовая эффективность прибора с ПЗС-матрицей типа Andor Мarc 47-10 – FI  для разных сцинтилляционных экранов и объективов

 

Сцинтилляционный экран

CsI(Tl)

Gd2O2S(Tb)

Объектив:

13x13 мм2

30x30 мм2

13x13 мм2

30x30 мм2

Юпитер

0.33

0.18

0.29

0.14

Helios

0.31

0.13

0.25

0.11

     Получение высокого пространственного разрешения основано на исследовании механизма взаимодействия излучения с веществом сцинтиллятора. Для примера рассмотрим взаимодействие гамма-квантов энергией 30 и 40 кэВ со сцинтиллятором CsI(Tl), энергия связи электронов K-уровня которого близка к 33 кэВ. Если энергия падающего кванта лежит чуть ниже К-края (30 кэВ), то излучение световых фотонов происходит из области, находящейся в пределах 8 мкм вокруг точки поглощения. При падении на сцинтиллятор кванта с энергией 40 кэВ (выше К-края) высока вероятность испускания характеристических квантов K-серии, которые имеют средний пробег 250 мкм (см.рис. 17.6). Эти кванты уносят значительную долю энергии первичного гамма-кванта в среднем на расстояние 250 мкм от точки первичного взаимодействия, что ухудшает координатное разрешение детектора.


Физика атома